基礎(chǔ)筏板大體積砼施工溫度應(yīng)力計(jì)算分析與溫差裂縫控制

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1、筏板基礎(chǔ)大體積砼施工溫度應(yīng)力計(jì)算分析與溫差裂縫控制李明輝蔣興祥（云南省第二建筑工程公司；云南省第四建筑工程公司；）〔摘要〕闡述云南匯都國際一期C座工程筏板基礎(chǔ)利用砼自約束裂縫控制理論對(duì)該筏板砼構(gòu)件進(jìn)行大體積施工控制需要性進(jìn)行判別；利用砼溫差應(yīng)力計(jì)算對(duì)大體積砼施工措施的有效性進(jìn)行估量，以及砼溫度停止測(cè)量前對(duì)砼抗裂安全度核算?！碴P(guān)鍵詞〕筏板基礎(chǔ)大體積砼；溫度裂縫；砼自約束裂縫控制；溫差應(yīng)力分析計(jì)算；砼抗裂安全度；施工控制。1.工程概況位于昆明市白塔路真慶文化廣場的云南匯都國際一期C座工程，框-剪結(jié)構(gòu)，共31層（含地下2層），總建筑面積79613m2。其基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)面積4

2、777.94m2，筏板厚1600mm。材料：混凝土C40、S8抗?jié)B，鋼筋HPB235―Ⅰ級(jí)鋼筋、HRB335－Ⅱ級(jí)鋼筋。按照大體積砼經(jīng)驗(yàn)界定條件（板厚度H≥700mm），該筏板為大體積砼。需要采取相關(guān)措施進(jìn)行砼溫度控制，將其砼溫差控制在25℃內(nèi)，以避免筏板砼出現(xiàn)溫差應(yīng)力裂縫。本文利用砼自約束裂縫控制理論進(jìn)行砼溫度應(yīng)力計(jì)算分析，對(duì)該筏板砼構(gòu)件進(jìn)行大體積施工控制需要性進(jìn)行判別；筏板砼施工在采取大體積砼施工措施后，在澆灌砼前對(duì)其有效性進(jìn)行估量；在澆灌砼后根據(jù)實(shí)測(cè)溫度計(jì)算筏板砼溫度收縮應(yīng)力，以確保砼在溫差有效控制情況下結(jié)束砼溫度監(jiān)控工作，滿足溫差應(yīng)力裂縫控制要求。2.基礎(chǔ)筏板按照大

3、體積砼施工需要性判別采用砼自約束裂縫控制理論進(jìn)行計(jì)算與分析。其原理為：澆筑大體積混凝土?xí)r，由于水化熱的作用，中心溫度高，與外界接觸的表面溫度低，當(dāng)混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時(shí)，外部混凝土質(zhì)點(diǎn)與混凝土內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間相互約束，使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部降溫慢受到自約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。則由于溫差產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力可由下式計(jì)算:；式中：t、c──分別為混凝土的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力(N/mm2)；E(t)──混凝土的彈性模量(N/mm2)；──混凝土的熱膨脹系數(shù)(1/℃)△T1──混凝土截面中心與表面之間的溫差(℃)，其中心溫度按下式計(jì)算；計(jì)算所得中心溫度為42.39度。──混凝土

4、的泊松比，取0.15－0.20。由上式計(jì)算的t如果小于該齡期內(nèi)混凝土的抗拉強(qiáng)度值，則不會(huì)出現(xiàn)表面裂縫，否則則有可能出現(xiàn)裂縫，同時(shí)由上式知采取措施控制溫差△T1就有可有效的控制溫差應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。2.1自約束裂縫控制計(jì)算:6計(jì)算條件：C40（空白砼），配合比（每m3）：p.s52.5：碎石：細(xì)砂：水＝424：900：540：220。取E0=3.25×104N/mm2,=1×10-5,△T1=19.93℃,=0.15；砼3d齡期（水泥水化熱達(dá)峰值）。(1)混凝土在3d齡期的彈性模量,由公式:;計(jì)算得:E(3)=0.77×104N/mm2;(2)混凝土的最大拉應(yīng)力由式:;計(jì)算得:

5、t=1.20N/mm2;(3)混凝土的最大壓應(yīng)力由式:;計(jì)算得:c=0.60N/mm2;(4)3d齡期的抗拉強(qiáng)度由式:;計(jì)算得:ft(3)=0.84N/mm2.2.2大體積砼施工控制需要性分析判別經(jīng)過以上計(jì)算可以看出，在未采取任何砼改性和保溫保濕技術(shù)條件下，該基礎(chǔ)筏板砼內(nèi)外溫差引起的拉應(yīng)力大于該齡期內(nèi)混凝土的抗拉強(qiáng)度值，基礎(chǔ)筏板將會(huì)出現(xiàn)溫差應(yīng)力裂縫。因此，對(duì)于本基礎(chǔ)筏板施工必須采取大體積砼施工的相關(guān)措施，提高砼表面養(yǎng)護(hù)溫度，以防止砼出現(xiàn)溫差應(yīng)力裂縫。3.大體積砼溫差裂縫施工控制該筏板基礎(chǔ)采取整體澆灌、泵送砼、機(jī)械搗固等施工方法外，特采取以下大體積砼溫差裂縫控制技術(shù)措施。3.

6、1大體積砼溫差裂縫控制技術(shù)措施（1）采用低熱砼對(duì)砼進(jìn)行改性。采取混凝土“三摻、多摻”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，既砼內(nèi)摻入粉煤灰、礦渣粉、磷礦渣和高效減水劑（緩凝型），以達(dá)到減少水泥用量和縮小水灰比，降低砼絕對(duì)溫升和延續(xù)砼溫升峰值出現(xiàn)，從根本上縮小砼的內(nèi)外溫度差，最終達(dá)到防止大體積砼構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的目的。經(jīng)過試配，該基礎(chǔ)筏板砼配合比（每m3）為：水泥：水：石：摻合料（粉煤灰）：外加劑＝400：180：739：1030：50：15.3；（2）采取保溫保濕法對(duì)砼進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。對(duì)大體積砼表面進(jìn)行保溫，使大體積砼保持適宜的硬化條件，防止砼熱蒸發(fā)產(chǎn)生表面干縮裂縫，相對(duì)地縮小砼構(gòu)件的內(nèi)外溫度差，最終達(dá)到防止

7、大體積構(gòu)件砼出現(xiàn)裂縫目。具體方法如待砼表面收水時(shí)，嚴(yán)鋪一道黑色塑料薄膜，再加蓋草席等。保溫材料（草席）厚度計(jì)算如下：a.保溫材料所需厚度計(jì)算公式：；式中：i----保溫材料所需厚度(m)；h----結(jié)構(gòu)厚度(m)；λi----結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K)；6----混凝土的導(dǎo)熱系數(shù),取2.3W/m.k；Tmax---混凝土中心最高溫度(℃)；Tb---混凝土表面溫度(℃)；Ta---混凝土表面溫度(℃)；K---透風(fēng)系數(shù)。b.計(jì)算參數(shù)：混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)=2.3(W/m.k)；保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)i=0.14(W/m